超聲波焊接不同介質(zhì)會(huì)吸收超聲波能量？

超聲在介質(zhì)傳播過(guò)程中的吸收與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。超聲焊接能量的傳遞受液體、氣體和固體狀態(tài)的影響不同維度。

研究介質(zhì)在不同狀態(tài)下的超聲吸收，不僅可以了解介質(zhì)中超聲焊接設(shè)備的能量輸出傳播情況，還可以進(jìn)一步提高超聲焊接能量的利用率。

聲吸收在液體介質(zhì)中

●介質(zhì)內(nèi)摩擦&粘性

液體介質(zhì)中的聲吸收主要是由介質(zhì)的內(nèi)摩擦或粘性引起的。內(nèi)摩擦引起的吸收系數(shù)與超聲波頻率的平方成正比，與液體本身的密度成反比。

●介質(zhì)導(dǎo)熱性

此外，聲吸收還與超聲傳播的介質(zhì)導(dǎo)熱有關(guān)。由于熱傳導(dǎo)效應(yīng)，聲波的壓縮和稀疏部分之間的熱交換導(dǎo)致超聲能量減少。吸收系數(shù)受介質(zhì)導(dǎo)熱的影響，與液體密度成反比，與聲波頻率的平方成正比。

●液態(tài)變化

當(dāng)聲波通過(guò)液體時(shí)，液體依次發(fā)生的狀態(tài)是不平衡的，狀態(tài)的變化是不可逆的，從而造成額外的能量損失。此外，分子聲吸收暫時(shí)不考慮，因?yàn)樗姆群苄　?/span>

靈科超聲焊接設(shè)備在焊接裝載液體的塑料容器時(shí)，不僅要考慮上述影響因素，還要調(diào)整超聲焊接過(guò)程中相應(yīng)的細(xì)節(jié)，提高功率輸出，滿足其能量需求。

聲吸收在氣體介質(zhì)中

●內(nèi)部分子過(guò)程

氣體介質(zhì)中聲吸收的總吸收系數(shù)與液體計(jì)算公式完全相同。多原子氣體中測(cè)得的吸收系數(shù)總是大于按經(jīng)典理論計(jì)算的值。聲吸收值增加的原因也是分子內(nèi)部過(guò)程，即分子聲吸收存在。

●影響可忽略

與液體和固體中超聲波能量的高效傳導(dǎo)相比，氣體中分子聲吸收幾乎可以忽略不計(jì)。合理的焊接方法和加工方法可以有效減少超聲波能量損失，提高靈科超聲波焊接設(shè)備的效率。

聲吸收在固體介質(zhì)中

●固體實(shí)際結(jié)構(gòu)

在固體介質(zhì)中，聲吸收在很大程度上取決于固體的實(shí)際結(jié)構(gòu)。在均勻的介質(zhì)中，聲音的吸收基本上是由內(nèi)部摩擦和熱傳導(dǎo)決定的，影響較小。

然而，當(dāng)超聲波在多晶體固體介質(zhì)中傳播時(shí)，聲吸收主要由晶體的大小和聲波波長(zhǎng)的關(guān)系決定，因?yàn)檫@些多晶體由許多分離的小晶體組成。

●高頻&低頻

高頻

當(dāng)聲波波長(zhǎng)小于晶粒大小時(shí)，每顆晶粒中的聲音都會(huì)被吸收，吸收系數(shù)與頻率的平方成正比。

如果波長(zhǎng)和晶粒的大小相同，那么聲音就會(huì)在每個(gè)晶體之間發(fā)生散射，聲吸收主要由漫散射決定。

當(dāng)聲波長(zhǎng)大于晶粒大小時(shí)，一方面聲波被比波長(zhǎng)小的質(zhì)點(diǎn)散射，另一方面，熱傳導(dǎo)導(dǎo)致的吸收比例大大增加。

低頻

能量瑞利散射的聲波對(duì)聲吸收有很大影響，聲吸收與頻率的4次方成正比。

●超聲波焊接

在一些固體材料中，如果聲強(qiáng)度足夠高，材料的溫度會(huì)因?yàn)槁曃斩蟠笊?，這種熱效應(yīng)在超聲波焊接中具有實(shí)際意義。